SMAR TT400SIS Manual do usuário

Introdução

3

INTRODUÇÃO

NOTA

O TT400 HART®

SIS possui a tampa da carcaça na cor vermelha para se diferenciar dos demais

modelos da linha 400.

O TT400 HART® SIS é um Transmissor de Temperatura Inteligente com saída analógica 4-20 mA e

protocolo HART® e foi desenvolvido para aplicações em Sistemas Instrumentados de Segurança

(SIS). Este transmissor usa uma plataforma baseada em HCS12, que é um microcontrolador de 16

bits, permitindo um diagnóstico completo de possíveis falhas na corrente de saída. Além disso, é

certificado pela TÜV para uso em aplicações SIL 2 (não-redundante) e SIL 3 (redundante).

O TT400 HART® SIS foi projetado para medir a temperatura usando termopares ou RTDs, porém

outros sensores com saídas de resistência ou mV, tais como pirômetros, células de carga,

indicadores resistivos de posição, etc, podem ser usados com ele. A tecnologia digital usada no

TT400 HART® SIS permite a escolha de várias funções de saída, um interfaceamento fácil entre o

campo e a sala de controle e outras características interessantes, que reduzem consideravelmente

os custos de instalação, operação e manutenção.

O TT400 HART® SIS, além das funções normais oferecidas por outros transmissores inteligentes,

oferece ainda as seguintes funções:

SENSOR BACKUP: a medida da variável do processo é realizada por dois sensores, mas somente

um fornece a temperatura. Se ele falhar o outro assume a medição.

SELETOR DE ENTRADA: a seleção do sensor para obter a medida é configurada pelo usuário

baseadas nas condições de temperatura máxima, mínima ou média do sensor.

CALLENDER VAN DUSEN: permite uma linearização precisa do sensor RTD baseada nas

constantes A, B, C e R0.

SENHA: permite três níveis de configuração para diferentes funções.

CONTADOR DE ALTERAÇÕES: indica os números de alterações de cada função.

LOGGED EVENT: indica quando as mudanças foram feitas.

DIAGNÓSTICO: informa se o equipamento está com algum problema.

Leia cuidadosamente estas instruções para obter o máximo aproveitamento do TT400 HART®

SIS.

TT400 HART® SIS - Manual de Instrução, Operação e Manutenção

4

Siglas e

Abreviações

Designação

Descrição

HFT

Tolerância de

Falha no

Hardware

É a tolerância de falha no hardware do dispositivo.

Esta é

uma medida da capacidade de uma unidade

funcional continuar a execução da função exigida no

caso de falhas ou desvios.

MTBF

Tempo Médio

entre Falhas

É a média do período de tempo entre duas falhas.

MTTR

Tempo Médio

para Reparo

É a média do período de tempo entre a ocorrência da

falha no dispositivo ou no sistema e seu tempo de

reparo.

PFD

Probabilidade

de Falha na

Demanda

É a probabilidade de ocorrência de uma falha perigosa

na função de segurança na demanda.

PFD

AVG

Probabilidade

Média de Falha

É a probabilidade média de ocorrência de uma falha

perigosa na função de segurança.

SIL

Nível de

Integridade de

Segurança

O Padrão Internacional IEC 61508 especifica quatro

discretos Níveis de Integridade de Segurança (SIL 1 a

SIL 4). Cada nível corresponde a uma faixa de

probabilidade específica relativo à falha na função de

segurança. Quanto maior o nível de integridade nos

sistemas de segurança, menor a possibilidade de as

funções de segurança não serem executadas.

SFF

Fração de Falha

Segura

A fração de falhas não-perigosas, por exemplo, a fração

de falhas sem potencial para fixar o sistema em um

estado de perigo não detectado.

Low Demand

Mode

Low Demand

Mode of

Operation

Modo de medição com taxa baixa de demanda, em que

a taxa de demanda para sistema relativamente seguro

não ocorre mais que uma vez ao ano e não é maior que

o dobro da frequência do teste periódico.

DTM

Device Type

Manager

O DTM é um software que disponibiliza funções de

acesso aos parâmetros dos equipamentos,

configuração e operação dos equipamentos e

diagnóstico de problemas. Por suas características, o

DTM não é um software executável.

LRV

Configuração do

Dispositivo

Valor da Faixa Inferior da faixa de medição.

URV

Configuração do

Dispositivo

Valor da Faixa Superior da faixa de medição.

Multidrop

Multdrop Mode

No modo multidrop, até 15 equipamentos podem ser

conectados em paralelo no mesmo par de cabos

simples. O sinal de

corrente analógica energiza os

Equipamentos a 2-fios fixando a corrente em 4 mA.

Índice

5

NOTA

Este Manual é compatível com as Versões 1.XX, onde 1 indica a Versão do

software e XX indica o "RELEASE". Portanto, o Manual é compatível com todos os

"RELEASES" da versão 1.

TT400 HART® SIS - Manual de Instrução, Operação e Manutenção

6

Índice

7

ÍNDICE

SEÇÃO 1 - INSTALAÇÃO 1.1

GERAL 1.1

MONTAGEM 1.2

LIGAÇÃO ELÉTRICA 1.2

SEÇÃO 2 - OPERAÇÃO 2.1

DESCRIÇÃO FUNCIONAL - CIRCUITO 2.1

SENSORES DE TEMPERATURA 2.2

TERMOPARES 2.2

TERMORESISTÊNCIAS (RTDS) 2.2

DISPLAY 2.4

MONITORAÇÃO 2.4

SEÇÃO 3 - CONFIGURAÇÃO 3.1

CONFIGURANDO O TT400 HART® SIS 3.2

MODOS DE OPERAÇÃO 3.2

RECURSOS DE CONFIGURAÇÃO 3.3

ÁRVORE DE PROGRAMAÇÃO 3.3

IDENTIFICAÇÃO E DADOS DE FABRICAÇÃO - INFORMAÇÃO 3.3

TRIM 3.4

CONFIGURAÇÃO - CONF 3.4

LCD 3.4

BURNOUT 3.5

DAMPING 3.5

FAIXA DE CALIBRAÇÃO SEM REFERÊNCIA 3.5

FAIXA DE CALIBRAÇÃO COM REFERÊNCIA 3.5

SENSOR ÚNICO 3.5

SENSOR DUPLO 3.6

JUNTA FRIA 3.6

UNIDADE 3.6

MANUTENÇÃO - MANUT 3.6

MONITORAÇÃO – MONIT 3.7

SEÇÃO 4 - MANUTENÇÃO 4.1

GERAL 4.1

DIAGNÓSTICO COM O CONFIGURADOR SMAR 4.1

MENSAGENS DE ERRO 4.1

DIAGNÓSTICO COM O CONFIGURADOR 4.1

DIAGNÓSTICO COM DISPLAY 4.2

PROCEDIMENTO DE DESMONTAGEM 4.2

PROCEDIMENTO DE MONTAGEM 4.3

INTERCAMBIABILIDADE 4.3

RETORNO DE MATERIAL 4.3

TEMPO DE VIDA DO TRANSMISSOR 4.6

SEÇÃO 5 - CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS 5.1

CÓDIGO DE PEDIDO 5.4

SEÇÃO 6 - SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURANÇA (SIS) 6.1

PADRÕES DE SEGURANÇA 6.1

PADRÕES DE APLICAÇÃO 6.2

FUNÇÃO DE SEGURANÇA 6.2

PROPRIEDADES FUNCIONAIS DE SEGURANÇA 6.3

APÊNDICE A - INFORMAÇÃO SOBRE CERTIFICAÇÃO A.1

LOCAL DE FABRICAÇÃO APROVADO A.1

INFORMAÇÕES GERAIS SOBRE ÁREAS CLASSIFICADAS A.1

CERTIFICAÇÕES PARA ÁREAS CLASSIFICADAS A.2

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PLAQUETAS DE IDENTIFICAÇÃO A.3

APÊNDICE B – FORMULÁRIO PARA SOLICITAÇÃO DE REVISÃO B.1

Fluxograma de Instalação

9

Fluxograma de Instalação

TT400 HART® SIS - Manual de Instrução, Operação e Manutenção

10

Seção 1

1.1

INSTALAÇÃO

Geral

A precisão global de uma medida de temperatura epende de muitas variáveis. Embora o transmissor

tenha um desempenho de alto nível, uma instalação adequada é necessária para aproveitar ao

máximo os benefícios oferecidos.

De todos os fatores que podem afetar a precisão do transmissor, as condições ambientais são as

mais difíceis de controlar. Entretanto, há maneiras de se reduzir os efeitos da temperatura, umidade

e vibração.

Os efeitos devido a mudanças de temperatura podem ser minimizados montando-se o transmissor

em áreas protegidas de grandes mudanças ambientais.

Em ambientes quentes, o transmissor deve ser instalado de forma a evitar ao máximo a exposição

aos raios solares. Deve ser evitada a instalação próxima a linhas ou vasos sujeitos a alta temperatura.

Para medidas de temperaturas, os sensores com dissipadores podem ser usados ou o sensor pode

ser montado separado da carcaça do transmissor. Quando necessário, o uso de isolação térmica

para proteger o transmissor de fontes de calor deve ser considerado.

A umidade é inimiga dos circuitos eletrônicos. Em áreas com altos índices de umidade deve-se

certificar da correta colocação dos anéis de vedação das tampas da carcaça. Procure evitar a retirada

das tampas da carcaça no campo, pois cada retirada introduz mais umidade nos circuitos. O circuito

eletrônico é revestido com um verniz à prova de umidade, mas exposições constantes podem

comprometer esta proteção. Também é importante manter estas tampas fechadas, pois cada vez

que elas são removidas, o meio corrosivo pode atacar as roscas da carcaça já que nesta parte não

existe a proteção da pintura. Use vedante não-endurecível nas conexões elétricas para evitar a

penetração de umidade.

Erros na medição podem ser amenizados conectando o sensor tão próximo ao transmissor quanto

possível e usando fios apropriados (veja Seção 2, Operação).

ATENÇÃO

Não remover a graxa das tampas pois pode ocorrer um travamento na carcaça.

ATENÇÃO

O projeto de SIS deve ser realizado por um profissional devidamente autorizado pela Smar

e qualificado para este tipo de trabalho.

ATENÇÃO

Falhas de causa comum, randômica e frequente não devem danificar o equipamento ou resultar

em mortes e ferimentos sérios, prejudicar o meio-ambiente ou os equipamentos e resultar em

perda de produção ou equipamentos.

ATENÇÃO

Choque elétrico pode resultar em mortes e ferimentos sérios.

ATENÇÃO

Para melhor desempenho de leitura, a instalação não deve apresentar problemas de degradação

no sinal 4-20 mA. Para detecção deste problema, o operador deve sempre se certificar de que a

corrente emitida é a mesma lida pelo PLC.

TT400 HART® SIS - Manual de Instrução, Operação e Manutenção

1.2

Montagem

O transmissor pode ser montado basicamente de dois modos:

● Separado do sensor, usando braçadeira de montagem opcional;

● Acoplado ao sensor.

Usando a braçadeira, a montagem pode ser feita em várias posições, como mostra a Figura 1.1.

Uma das entradas do eletroduto para conexão elétrica é usada para montar o sensor integralmente

ao transmissor de temperatura (veja Figura 1.1).

Para uma visibilidade melhor, o indicador digital pode ser rotacionado em passos de 90 (veja Seção

5, Manutenção).

Para acessar o display e a placa principal, remova a tampa com visor. Essa tampa pode ser travada

pelo parafuso de trava da tampa. Para soltar a tampa, rotacione o parafuso de trava no sentido

horário. Veja a Figura1.2.

Ligação Elétrica

Para acessar o bloco de ligação, remova a Tampa de Conexão Elétrica.Esta tampa pode ser travada

usando-se o Parafuso de Trava da Tampa. Veja a Figura 1.3.

Figura 1.1 - Desenho Dimensional e Posições de Montagem

Instalação

1.3

(a) (b)

Figura 1.2 – (a) Trava da Tampa do Display (b) Parafuso da Trava dos Terminais

O acesso dos cabos de sinal aos terminais de ligação pode ser feito por uma das passagens na

carcaça, que podem ser conectadas a um eletroduto ou prensa-cabo. As roscas dos eletrodutos

devem ser vedadas conforme método de vedação requerido pela área.

A passagem não utilizada deve ser vedada apropriadamente.

A Figura 1.3, mostra a correta instalação do eletroduto para evitar a penetração de água ou outras

substâncias no interior da carcaça que possa causar problemas de funcionamento.

Figura 1.3 - Diagrama de Instalação do Eletroduto

O acesso aos cabos de conexão elétrica é obtido por uma das duas saídas de canal. As roscas das

saída da carcaça devem ser vedadas de acordo com métodos de vedação aprovados para cada

área.

Os bornes na parte superior marcados com ( + ) e ( ) recebem a alimentação de 12 a 55 Vdc. Os

bornes inferiores marcados com os números de 1 a 4 servem para as conexões dos diferentes tipos

de sensores.

Por conveniência, há três terminais de terra: um do lado interno e dois externos, localizados próximo

às entradas dos eletrodutos. Veja Figura 1.4.

Os Terminais de Teste permitem medir a corrente na malha de 4 a 20 mA, sem abri-la, e o Terminal

de Comunicação, comunicar com o transmissor. Para a medição da corrente, deve-se conectar um

miliamperímetro entre os terminais “-“ e “+” de TEST. No caso da comunicação com o TT400 HART®

SIS, deve-se conectar um configurador HART entre os terminais “+” e “-“ do COMM. Veja os terminais

na Figura 1.4.

TT400 HART® SIS - Manual de Instrução, Operação e Manutenção

1.4

Figura 1.4 - Terminais de Terra

Para alimentação é recomendável o uso de cabos tipo "par trançado" de 22 AWG de bitola ou maior.

AVISO

Não conecte a fonte de alimentação aos terminais do sensor (Terminais 1, 2, 3 e 4).

Evite o encaminhamento da fiação de sinal por rotas onde houver cabos de potência ou comutadores

elétricos.

O TT400 HART® SIS é protegido contra alimentação reversa. Sua conexão, operando como

transmissor, deve ser realizada como na Figura 1.5.

ATENÇÃO

Para uma operação adequada, o configurador exige uma carga mínima de 250  entre ele e a

fonte de alimentação.

Figura 1.5 - Diagrama de Ligação do TT400 HART® SIS

O configurador pode ser conectado aos terminais de comunicação do transmissor ou em qualquer

ponto da linha usando a interface com garra jacaré.

Se o cabo for blindado, recomenda-se o aterramento em apenas uma das extremidades. A

extremidade não aterrada deve ser cuidadosamente isolada.

NOTA

Certifique se o transmissor está operando dentro da área de operação como mostrado no

diagrama de carga (Figura 1.6). A comunicação requer uma carga mínima de 250 Ohms.

Instalação

1.5

Figura 1.6 - Reta de Carga

O sensor deve ser conectado conforme a Figura 1.7.

ATENÇÃO

Quando em operação com dois sensors, o aterramento não deve ser feito nos dois. Pelo menos

um não deve ser aterrado para que se tenha um bom funcionamento do TT400 HART® SIS.

Figura 1.7 - Ligação do Sensor

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1.6

Seção 2

2.1

OPERAÇÃO

O TT400 HART® SIS aceita sinais de geradores de mV (termopares) ou sensores resistivos (RTDs).

Para isso é necessário que o sinal esteja dentro da faixa de entrada. Para mV, a faixa é de -50 a 500

mV e para a resistência, 0 a 2000 Ohms.

Descrição Funcional - Circuito

Refira-se ao diagrama de bloco (Figura 2.1).

Figura 2.1 - Diagrama de Bloco do TT400 SIS

Condicionador do Sinal

Sua função é aplicar o ganho correto aos sinais de entrada para fazê-los adaptarem ao conversor

A/D.

Conversor A/D

O conversor A/D transforma o sinal de entrada analógico em um formato digital para a CPU.

Isolador

Sua função é isolar o sinal de dados e de controle entre a entrada e a CPU.

CPU - Unidade Central de Processamento e PROM

A CPU é a parte inteligente do transmissor, sendo responsável pelo gerenciamento e operação de

todos os outros blocos: linearização, compensação de junta fria e comunicação. O programa é

armazenado na PROM assim como os dados de linearização para os sensores de temperatura. Para

armazenagem temporária de dados, a CPU tem uma RAM interna. Os dados na RAM são perdidos

se a alimentação for desligada. Entretanto, a CPU, também, tem uma EEPROM interna não volátil

onde os dados que devem ser mantidos são armazenados. Exemplos de dados são: dados de

calibração, configuração e identificação.

Saída

Controla a corrente na linha que alimenta o transmissor. Ela funciona como uma carga resistiva

variável, cujo valor é controlado pelo conversor D/A.

Modem

Modula um sinal de comunicação na linha de corrente. O "1" é representado por 1200 Hz e o "0" por

2200 Hz. Estes sinais são simétricos e não afetam o nível contínuo do sinal de 4 a 20 mA.

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2.2

Fonte de Alimentação

Utiliza a linha de transmissão do sinal (sistema a 2 fios) para alimentar o circuito do transmissor. Este

necessita de no mínimo 3,9 mA para funcionar corretamente.

Controlador do Display

Recebe os dados da CPU informando que segmentos do Display de Cristal Líquido devem ser

ligados.

Sensores de Temperatura

O TT400 HART® SIS, como explicado anteriormente, aceita vários tipos de sensores. O TT400

HART® SIS é especialmente projetado para medir temperatura usando termopares ou

termorresistências (RTDs) .

Alguns conceitos básicos a respeito desses sensores são apresentados abaixo.

Termopares

Os termopares são os sensores mais largamente usados na medida de temperatura nas indústrias.

Os termopares consistem em dois fios de metal ou ligas diferentes unidas em um extremo, chamado

de junção de medida. A junção de medida deve ser colocada no ponto de medição. O outro extremo

do termopar é aberto e conectado ao transmissor de temperatura. Este ponto é chamado junção de

referência ou junta fria.

Para a maioria das aplicações, o efeito Seebeck é suficiente para explicar o funcionamento do

termopar.

Como o Termopar Trabalha

Quando há uma diferença de temperatura ao longo de um fio de metal, surgirá um pequeno potencial

elétrico, peculiar a cada liga. Este fenômeno é chamado efeito Seebeck. Quando dois metais de

materiais diferentes são unidos em uma extremidade, deixando aberta a outra, uma diferença de

temperatura entre as duas extremidades resultará numa tensão desde que os potenciais gerados em

cada um dos materiais sejam desiguais e não se cancelem reciprocamente. Assim sendo, duas

coisas importantes podem ser observadas. Primeiro: a tensão gerada pelo termopar é proporcional

à diferença de temperatura entre a junção de medição e à junção de junta fria. Portanto, a

temperatura na junção de referência deve ser adicionada à temperatura da junta fria, para encontrar

a temperatura medida. Isto é chamado de compensação de junta fria, e é realizado automaticamente

pelo TT400 HART® SIS, que tem um sensor de temperatura no terminal do sensor para este

propósito. Segundo: fios de compensação ou extensão do termopar devem ser usados até os

terminais do transmissor, onde é medida a temperatura da junta de referência.

A milivoltagem gerada com relação à temperatura medida na junção está relacionada em tabelas

padrões de calibração para cada tipo de termopar, com a temperatura de referência 0 °C.

Os termopares padrões que são comercialmente usados, cujas tabelas estão armazenadas na

memória do TT400 HART® SIS, são os seguintes:

NBS (B, E, J, K, N, R, S e T)

DIN (L, U)

Termorresistências (RTDs)

Os sensores de temperatura resistivos, mais comumente conhecidos como RTDs são baseados no

princípio que a resistência do metal aumenta com o aumento de sua temperatura.

Os RTDs padronizados, cujas tabelas estão armazenadas na memória do TT400 HART® SIS, são

os seguintes:

JIS [1604-81] (Pt50 e Pt100)

IEC, DIN, JIS [1604-89] (Pt50, Pt100, Pt500 e Pt1000)

GE (Cu 10)

DIN (Ni 120)

Para uma correta medição de temperatura com o RTD, é necessário eliminar o efeito da resistência

dos fios de conexão do sensor com o circuito de medição. Em algumas aplicações industriais, estes

fios podem ter extensões de centenas de metros. Isto é particularmente importante em locais onde a

temperatura ambiente muda bastante.

Operação

2.3

O TT400 HART® SIS permite uma conexão a 2-fios que pode causar erros nas medidas, dependendo

do comprimento dos fios de conexão e da temperatura na qual eles estão expostos (veja Figura 2.2).

Em uma conexão a 2-fios, a tensão V2 é proporcional à soma das resistências do RTD e dos fios.

V2 = [RTD + 2 x R] x I

Figura 2.2 - Conexão a 2-Fios

Para evitar o efeito da resistência dos fios de conexão, é recomendado usar uma conexão a 3-fios

(veja Figura 2.3) ou uma conexão a 4-fios (veja Figura 2.4).

Em uma conexão tipo 3-fios, a corrente "I" não percorre o terminal 3 (3-fios) que é de alta impedância.

Desta forma, fazendo V2 - V1, anula-se o efeito da queda de tensão na resistência de linha entre os

terminais 2 e 3.

V2-V1 = [RTD + R] x I - R x I = RTD x I

Figura 2.3 - Conexão a 3-Fios

Em uma conexão a 4-fios, os terminais 2 e 3 tem alta impedância de entrada. Consequentemente,

nenhuma corrente flui através destes fios e não há queda de tensão.

A resistência dos outros dois fios não tem influência na medição, que é feita entre os terminais 2 e 3.

Consequentemente a tensão V2 é diretamente proporcional à resistência do RTD (V2 = RTD x I).

Figura 2.4 - Conexão a 4-Fios

Uma conexão diferencial é similar à conexão a 2-fios e fornece o mesmo problema (veja a Figura

2.5). A resistência dos outros dois fios serão medidas e não se cancelam, pois a linearização afeta-

os diferentemente.

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2.4

Figura 2.5 - Conexão Diferencial

IMPORTANTE

O material, a bitola e o comprimento devem ser o mesmo para as conexões de 3 ou 4 fios.

Display

O Display digital é capaz de mostrar uma ou duas variáveis, selecionáveis pelo usuário. Quando duas

variáveis são escolhidas, o display as mostrará alternadamente com um intervalo de 3 segundos.

Os diferentes campos e os indicadores de estado são explicados na Figura 2.8.

Monitoração

Durante a operação normal, o TT400 HART® SIS está no modo monitoração. Neste modo, alterna-

se a indicação entre a primeira e a segunda variável. Veja Figura 2.6.

Figura 2.6 - Display Típico no Modo Monitoração

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